一. 火和人类社会
火，是自然界中最广泛存在的现象之一。《说文解字》上说：火，燬也，意思是火可以烧毁一切东西。火的应用，在人类文明发展史上有极其重要的意义。从100多万年前的元谋人开始，人类就逐渐学会了掌握利用自然火。
原始人用火，图片来源于网络
我们的祖先燧人氏发明了钻木取火，结束了远古人类茹毛饮血的历史，并开启了华夏文明。自此，火与人类文明的发展结下了不解之缘。
燧人氏钻木取火，图片来源于网络
二. 火的主要体现和研究手段
火的具体体现是生物质燃烧，包括森林火灾、草原火灾、农作物残余燃烧、薪材使用等多种方式。
我国云南省发生的森林火灾，图片来源于网络
为了尽量减小损失，人们需要对火的发生、发展、变化规律和演化历史方面等开展研究。20世纪90年代以来，人类已经发射了多颗卫星用于火的研究。
美国航空航天局提供的2018年4月22日至28日全球火的发生情况
然而，要了解更长时间尺度上火的发展演化就需要借助其他的资料。燃烧产生的一些成分，包括炭屑颗粒、烟尘气溶胶等就成为人们关注的焦点。来自泥炭地、湖泊和海洋等沉积物中的炭屑颗粒在全球广泛分布，且其含量能够很好的反映火的历史变化。
沉积物剖面及其中包含的炭屑颗粒
由于炭屑颗粒粒径较粗，难以进行长距离传输，通常只能反映局地生物质燃烧信息。为了获取更大空间范围的火历史信息，冰川雪冰记录就显得非常重要。
三. 青藏高原冰川与周边地区的火记录
青藏高原及周边地区的冰川（白色）分布情况
冰川主要发育在高纬度的南北极地区和中低纬度的高海拔地区。其中，青藏高原是全球中低纬度冰川分布最广泛的地区之一。
青藏高原东北部的敦德冰川（拍摄者：邬光剑研究员）
青藏高原古里雅冰帽末端的层理结构
在高海拔的冰川积累区，降水主要以固体降雪的形式发生，并逐层沉降积累。通过在冰川积累区获取冰芯能够重建并得到过去的气候和环境变化信息。
科研人员获取的冰芯，图片来自网络
青藏高原周边的南亚、东南亚和中亚地区是北半球生物质燃烧最旺盛的区域之一，这些区域燃烧产生的烟尘气溶胶能够被传输到青藏高原地区并最终沉降在冰川表面，成为冰川地球化学的重要组成之一。
美国航空航天局卫星观测到的2017年5月7日火燃烧烟尘气溶胶向青藏高原地区传输（黄框内灰色部分为烟尘气溶胶），影像来自于网站：https://worldview.earthdata.nasa.gov/
科学家们通常利用冰芯中具有燃烧排放特征指示意义的化学成分得到过去的火变化信息。包括左旋葡聚糖在内的脱水单糖只来源于植物体的纤维素和半纤维素物质燃烧的热裂解过程，可以作为生物质燃烧排放研究的特征分子标志物。研究发现，青藏高原地区冰川雪冰中的左旋葡聚糖含量高于南北极地区。
纤维素及其热裂解的三种主要产物左旋葡聚糖、半乳聚糖和甘露聚糖
四. 青藏高原冰川与周边地区的火记录
最近，中国科学院青藏高原研究所的研究人员利用在高原中部获取的藏色岗日冰芯中检测到的左旋葡聚糖含量变化重建了1990年以来亚热带亚洲地区的生物质燃烧历史。
青藏高原中部的藏色岗日冰川（拍摄者：田立德研究员）
结果发现，亚热带亚洲地区在1990年以来生物质燃烧呈现出增强的趋势，且这种增强主要是由于喜马拉雅山沿线地区的春季森林火灾增加所致。
藏色岗日冰芯中左旋葡聚糖含量反映的1990年至2012年火燃烧变化（含量越高指示火活动越强）
降水变化是引起火活动变化的主要因素：一方面，印度夏季风影响下的喜马拉雅山湿润地区降水减少会引起干季延长；另一方面，印度半岛西北部干旱半干旱地区降水增加会引起可供燃烧的生物量增加，并最终导致了火活动增强。
青藏高原及周边地区2000年至2012年的降水变化情况（红色表示减少，蓝色表示增加）
论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/2017JD027929
本文首发于“中科院之声”
